Vì sao phải chống sét cho UPS ?

“Tôi có một bộ lưu điện UPS, vì sao phải chống sét cho UPS ?” một phản đối thường xuyên trong hơn 15 năm qua của người sử dụng. Sau đây là một số lưu ý về hệ bộ lưu điện UPS và những vấn đề nhạy cảm về điện của chúng, cũng như một số khuyến nghị từ hiệp hội kỹ thuật điện quốc tế IEEE.

Vì sao phải chống sét cho UPS ?

Bộ lưu điện UPS có 2 dạng cơ bản: Dạng thứ 1 là UPS động, trong đó có một motor được kết nối với nguồn sơ cấp, nó được sử dụng để quay một roto tạo ra nguồn điện AC cấp nguồn cho tải được chọn cùng với nguồn pin ăc-quy dự phòng. Một dạng thứ 2 đó là UPS điện tử hay UPS tĩnh. Dạng này là thiết bị dựa vào bộ biến tần và bộ chỉnh lưu để tạo ra nguồn điện AC và được hỗ trợ bởi pin dự phòng để đạt được thời gian hoạt động như mong muốn. Trong dạng UPS này còn có UPS stand-by, UPS Line Interactive hoặc Double Conversion On-Line UPS.

Bộ lưu điện sẽ cung cấp nguồn điện thứ cấp hoặc nguồn dự phòng khi bị mất điện. UPS bảo vệ những hệ thống điện và điện tử, hệ thống điều khiển và dữ liệu khi mất nguồn điện chính.

Một số UPS đã tích hợp thiết bị chống sét loại A hoặc B với khả năng chịu xung quá áp năng lượng thấp. Các thiết bị bảo vệ UPS và tải tiêu thụ được kết nối này có thể triệt tiêu các xung nhỏ ở mức độ giới hạn, nhưng nó không nên được xem là giải pháp bảo vệ đầy đủ. Viện kỹ nghệ Điện và Điện Tử (IEEE) đã nhận ra vấn đề này và việc này đã thể hiện trong Phần 9.11 của tiêu chuẩn IEEE 1100-1992 rằng thiết bị chống quá áp đột biến cho UPS cần phải được trang bị.

Sự nhạy cảm với xung quá áp của UPS

Bảo vệ cho UPS động được khuyến nghị lắp đặt tại đầu vào của UPS để bảo vệ các cuộn dây động cơ (bộ chỉnh lưu / bộ sạc và biến tần khi chúng hoạt động), bộ chuyển mạch tĩnh và đường nối tắt đến tải. Ngoài ra, bảo vệ tại đầu ra được khuyến nghị để bảo vệ tải nhạy cảm từ những cảm ứng đột biến được hình thành trong máy phát điện tự cảm và/hoặc tải tự cảm sinh ra từ UPS quay khi tải mở hoặc tắt.

Bảo vệ cho UPS tĩnh - điện tử được khuyến nghị lắp đặt tại đầu vào của tất cả các tải điện tử và UPS là thiết bị không ngoại lệ. Bộ chuyển đổi AC-DC, chuyển mạch tĩnh và bộ chuyển DC-AC, tất cả đều nhạy cảm, dễ tổn thương. Mạch điều khiển điện tử giám sát hoạt động của UPS là nhạy cảm và dễ bị tổn thương với quá áp đột biến. Mạch này được sử dụng để xác định xem UPS cần được cấp nguồn từ pin và bộ chuyển DC-AC hoặc UPS cần chuyển sang chế độ nối tắt và nhận nguồn AC phụ. Hơn nữa khi UPS ở trạng thái nối tắt để bảo trì hay vì hư hỏng thì nguồn tải nhạy cảm cũng nên được bảo vệ chống lại sự đánh thủng, sự suy biến, và những thiệt hại từ nguồn điện thứ cấp tạm thời hoặc nguồn điện được sử dụng.

Tiêu chuẩn IEEE 1100-1992 thể hiện rằng bảo vệ chống quá áp đột biến là điều cần thiết và phải bảo vệ cho UPS như sau:

• Bảo vệ ngõ vào phía trước UPS – Mục 9.11 tiêu chuẩn IEEE 1100-1992: "…một thiết bị bảo vệ đã được liệt kê và đánh giá nên được áp dụng cho mỗi hoặc toàn bộ các đường dây có thể dẫn điện đi vào một công trình (ví dụ như: điện, điện thoại, đường dữ liệu…).
• Bảo vệ phía sau UPS - Mục 9.12 tiêu chuẩn IEEE 1100-1992: "… khuyến nghị rằng thiết bị chống quá áp đột biến nên được áp dụng ở cuối nguồn nếu tải là các thiết bị điện tử.
• Chống quá áp đột biến cho UPS – Mục 9.11.3: “ quá áp đột biến tạo những hiện tượng có hại cho hầu hết các thiết bị UPS và thiết bị tải điện tử nhạy cảm (ví dụ thông qua bộ chuyển mạch tĩnh không được quá áp đột biến xung quanh UPS). Vì vậy tiêu chuẩn này đã khuyến nghị rằng cả hai mạch chỉnh lưu-sạc ở đầu vào UPS và các mạch nối tắt liên quan (bao gồm cả mạch nối tắt để bảo trì) được trang bị thiết bị bảo vệ chống quá áp đột biến B theo quy định trong tiêu chuẩn IEEE C62.41-1991 ... "

Tiêu chuẩn IEEE 1100-1992 cho rằng cần phải trang bị một hệ thống triệt xung điện áp đầy đủ khi có yêu cầu bảo vệ quá áp đột biến và thường xuyên cho UPS. Khuyến nghị rằng thiết bị chống sét lan truyền nên được áp dụng ở ngõ vào và cuối nguồn. Ngoài ra, mạch chỉnh lưu-sạc ở đầu vào UPS và các mạch nối tắt liên quan cần được trang bị thiết bị bảo vệ chống quá áp đột biến dạng B

• UPS đã tích hợp bảo vệ quá áp: Ngày nay nhiều nhà sản xuất UPS đã tích hợp các phần tử triệt xung điện áp mức độ thấp bên trong. Một UPS tiêu chuẩn được thiết kế để cấp nguồn điện cho một máy tính phải đáp ứng theo tiêu chuẩn ANSI/IEEE C62.41-2002 Category A và/hoặc Category B về thử nghiệm dạng xung điện. Như vậy, tiêu chuẩn ANSI/IEEE C62.41-2002 đã thừa nhận có những quá áp tồn tại trong UPS. Việc tích hợp bảo vệ đủ cho các tải tiêu thụ được kết nối, mức điện áp thông qua, khả năng chịu dòng xung, số lần chịu dòng xung và dạng sóng xung sẽ không được nhà sản xuất UPS đưa ra.

Kết luận về chống sét cho UPS

Bản thân UPS mang đến ưu điểm là ít bảo trì hệ thống và ít tắt hệ thống hơn. Nhưng cần phải được lắp đặt các module cắt lọc sét cho nguồn điên AC đi vào để bảo vệ cho UPS và cho những thiết bị công nghệ thông tin được kết nối sau UPS. Trong quá trình bảo trì và ngắt nguồn UPS, chúng vẫn triệt tiêu các xung quá áp trên đường dây ở chế độ nối tắt tĩnh hoặc nốt tắt để bảo trì. Vì vậy, sẽ bảo vệ những thiết bị tin học được kết nối khỏi nguy cơ hư hỏng.

Mục tiêu của việc trang bị UPS cho các hệ thống công nghệ phức tạp là khách hàng mong muốn duy trì hệ thống hoạt động liên tục. Việc đầu tư thêm kinh phí cho một bộ bảo vệ là không đáng kể để so sánh. Việc bảo vệ an toàn là vấn đề quan trọng, nhằm ngăn ngừa sự cố ngừng hoạt động dù chỉ 1 lần, nhưng thiệt hại có thể là không tính được bằng tiền.